第10卷第1期 2010年2月
过程工程学报
The Chinese Journal of Process Engineering
折流式旋转床气相流场实验研究
王红军，李育敏，，
计建炳
(浙江工业大学化学工程与材料学院，新江杭州310014)
VoL10 No.1 Feb.2010
摘要：在转子直径488mm、高104mm的折流式旋转床中采用五孔探针测量了不同转速和气量下旋转床转子内腔的三维气相流场，对测定结果进行了分析，得到了气相流场失量图。结果表明，旋转床转子内腔的气体螺旋式上升和下降，以切向气速为主，轴向气速和径向气速均较小，根据气体角动量守恒定律，越靠近旋转床轴心切向气速越大.同时分析了气体流量和转子转速对流场的影响，并获得了转子内腔的气体总压和静压分布，依实验数据计算出，当距高旋转床轴心的半径减小16.97%、转子转速增加54.18%、气体流量增加3.11倍，气体切向速度分别增加12%~41% 58%~88%和29%~73%.由无因次气体雷诺数、无因次半径和离心加速度，得到了计算无因次切向气速的经验公式，预测与实验结果吻合较好
关键词：气相流场：五孔探针；折流式旋转床：切向速度
中图分类号：TQ051.8;TQ021.1 1前言
文献标识码：A
化工过程强化目前已成为实现化工过程高效、安全、环境友好、密集生产、推动社会和经济可持续发展的新兴技术，发达国家已将化工过程强化列为当前化学工程优先发展的三大领域之一[].超重力技术是20世纪 70年代末出现的一种过程强化技术，自英国ICI公司于 1983年成功地开发了第一台超重力旋转装置(Rotating PackedBed，HIGEE)以来，超重力旋转床已在工业过程中得到了成功应用(2-5)
折流式旋转床是一种结构独特的高效超重力气液传质设备，其核心部件为动静结合的转子.转子是动、静部件相结合的结构，动部件为动盘和动围，静部件为静盘和静圈，动、静圈之间的环隙空间、静圈和动盘间的缝隙及动和静盘间的维隙提供了气液流动的曲折通道6，旋转床干床压降随气体动能因数F和旋转速度增大而增大切，在液体流量较小时，湿床压降随液量增大而下降：而当液体流量较大时，湿床压降基本不随液量变化，工业生产的乙醇-水和甲醇-水的连续精馅试验表明，折流式旋转床分离能力按转子的有效径向距离计算理论塔板数可达20块/ml8，折流式旋转床的功率随液量和转速增大而增大，随气量增大变化较缓慢例折流式旋转床液泛气速随气液流动参数增大而稍微减小[10]，折流式旋转床现已成功应用于工业生产中的连续精馏，带来可观的经济效益和社会效益[1,12]
Andrea等[13)利用五孔探针测量横流式风机不同结构的外壳流场，实验得到不同风机外壳的压力和速度分布，为风机的设计提供理论依据.Sitaram等[14]利用五孔
文章编号：1009-606X(2010)01-005604
探针测量透平机动叶栅出口处流场及叶片表面的静压分布，根据实验数据计算出叶栅出口处的气体压力、速度、流动角分布.Jiao等(15)利用五孔探针测量旋风分离器流场，CFD模拟结果和五孔探针实验结果吻合较好
折流式旋转床转子内腔的气体流动状况是决定旋转床性能的主要因素，合理的气体流动会降低气体压降，增加气体接触面积，减小气相流场中的凝涡和死区，提高气液传质效率，本工作用五孔探针测定旋转床转子内腔的气体流场，以全面深入了解旋转床转子内腔的三维气相流场，为优化旋转床转子结构和提高旋转床性能
提供理论依据 2实验 2.1实验装置
三维气相流场的测量在图1（a）所示的实验装置中进行，主要由风机、孔板流量计、折流式旋转床、电机、变频器构成.转子直径488mm，高104mm，动圈高74 mm，静酬高76mm，动圈直径分别为268,353，422,482 mm，静圈直径分别为221,322,396,459mm.动圈上方
开设的小孔孔径为1.5mm，孔间距为2.5mm 2.2实验介质及工艺流程
实验物系为常温常压空气，由风机抽出经孔板流量计计量后进入旋转床，沿静折流圈与动折流圈间隙曲折地由外向中心流动，最后经气体出口离开床体，实验气
体流量分别为0.057,0.106,0.151,0.200,0.234m/s 2.3测试仪器和方法
实验中采用五孔探针测量动、静圈之间区域的气相三维流场.五孔球形探针如图1(b)所示，在直径5mm
收稿日期：2009-0717，修图日期：2009-11-20
作者简介：王红军(1983-)，男，江苏省盐城市人，硕士研究生，化学工程专业，E-mail:whjx@126.com；计建辆，通讯联系人，Tel:0571-88320598，
E-mail: jb@zjut.edu.cn. 万方数据